宁德时代将于上海车展发布凝聚态电池技术，如何评价该技术？

有专家表示，凝聚态电池的核心就是能实现超流态，超导态，稳定，传导性更加优越，简单来说，就是电池更加稳定，容量更大，传导效率更快 ... 低温下的超流态，超导态，玻色-爱因斯坦凝聚态，磁介质中的铁磁态，反铁磁态等，也都是凝聚态 ... 凝聚态物理学的研究焦点包括相关材料，量子相变以及量子场论在凝聚态系统中的应用。

本届上海车展期间最忙的展商要数宁德时代了。
4 月 16 日晚，宁德时代宣布其钠离子电池将首发落地奇瑞车型；4 月 18 日，理想汽车与宁德时代签署《全面战略协议》，理想汽车首款纯电车型将成为全球首款搭载 4C 麒麟电池的车型。
而最受外界关注的就是宁德时代于 4 月 19 日在上海车展期间发布的「凝聚态电池」。这并不是「半固态电池」或者「固态电池」的某一个分支，用宁德的话说：「凝聚态电池是一个全新的品类」。
对于这样一个名词大家可能会稍有陌生，所以我给大家拎出几个关键点：单体能量密度 500 Wh/kg、载人航空电动化、今年内具备量产能力、将推出车规级应用版本。
电池上天，需要几步？
先说重点，单体 500 Wh/kg 的能量密度有多夸张？
此前，外媒拆解特斯拉 4680 电池，发现产自德州超级工厂的 4680 电池单体能量密度为 244 Wh/kg，成组后系统的能量密度 230 Wh/kg。
换句话说，宁德口中的「凝聚态电池」在单体能量密度上比 4680 电池提升了 104.9%。如果换算在车规上，理论上可以在同等重量上做到更长的续航；在同等续航上进一步的实现电动汽车的轻量化要求。
让人兴奋的是，宁德时代的确宣布还将推出凝聚态电池的车规级应用版本，可在今年内具备量产能力。
其实除了车规级的应用，宁德时代表示：
「目前正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发，执行航空级的标准与测试，满足航空级的安全与质量要求。」




马斯克曾经表示，阻碍载人飞机电动化的最大阻碍就是电池的能量密度不够。如果能量密度突破 400 Wh，电动飞机的普及化将成为可能。
毫无疑问，宁德时代的「凝聚态电池」或将掀起成为商业飞行电动化的第一篇章。那么，从技术角度来看，凝聚态电池到底是什么？和目前热度很高的固态/半固态电池是同一个类型吗？
对于第一个问题，宁德时代这样回答：
「宁德时代针对超高比能化学材料的电化学反应变化，采用了高动力仿生凝聚态电解质，构建微米级别自适应网状结构，调节链间相互作用力，在增强微观结构稳定性的同时，提高电池动力学性能，提升锂离子运输效率。」
「凝聚态电池还聚合了包括超高比能正极、新型负极、隔离膜、工艺等一系列创新技术，使之既具有优秀的充放电性能，又具备高安全性能。」
凝聚态电池不是半固态电池，也不是半固态到全固态电池的过渡产品。宁德时代表示，凝聚态电池是一个「全新的品类」。事实上，此前网上流传了一份纪要证明，宁德时代内部对半固态电池持谨慎态度，相比较固态电池，半固态更多是过渡或者说投机的产品。
再回答第二个问题：除了目前难以规模化量产的全固态锂金属电池，不论是半固态锂金属电池还是常规的锂离子电池，电解液仍然是流动态的液体。
而根据宁德时代的说法，「提升锂离子运输效率」也证明凝聚态电池会拥有更高的导电率。
最重要的是，宁德表示「仿生凝聚态电解质」可以做到「调节链间相互作用力，增强微观结构稳定性」，那也意味着电池的安全性和稳定性会比使用传统液态电解质的电池有所提升。




对于电池的商业化发展来说，两个核心指标至关重要：一是规模化量产的能力，二是成本的控制能力。目前备受关注的固态/半固态电池在这两点上仍有不可逾越的鸿沟。
蔚来在 2021 年 1 月的 NIO Day 上将固态电池送上了舆论的关注中心，但是两年多过去了，一再跳票的 150 kWh 电池包仍没有出现在大家面前。此前，蔚来联合创始人、总裁秦力洪又表示，蔚来 150 kWh 电池包预计今年暑期上线，但是其成本很高，约相当于一辆蔚来 ET5。
而蔚来半固态电池的合作商卫蓝新能源此前表示，目前 150 kWh 半固态 2023 年的目标是量产 1,000 个电池包。显然，这肯定不能满足市场的大规模需求。
所以，宁德时代首席科学家吴凯在今年上海车展期间的发言无疑是个强心剂：
「目前，我们正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发，执行航空级的标准与测试，满足航空级的安全与质量要求。同时，我们还将推出凝聚态电池的车规级应用版本，可在今年内具备量产能力。」
技术要上天，更要能落地
宁德时代手里到底还有多少王牌没打出手，这是行业共同的好奇。对于宁德来说，恐怖的不仅仅是走在技术前沿的研发能力，更是将技术快速落地的速度。
具体而言，除了凝聚态电池，今年宁德时代还将落地的技术还有：长续航/4C 麒麟电池、钠离子 AB 电池、M3P 电池。
其中，麒麟电池系统能量密度做到了 255 Wh/kg，体积利用率 72%，在 CTP3.0 的技术下可以让搭载的车辆的续航得到大幅提升。我们已经在极氪 009 看到了搭载 140 kWh 麒麟电池的版本，这个版本的极氪 009 的续航也一举达到了 822 km（CLTC 工况）。




此外，在本次上海车展期间，宁德时代和正式宣布和理想汽车开启全面战略合作，理想汽车首款纯电车型将成为全球首款搭载 4C 麒麟电池的车型。




4C 麒麟电池通过高脱嵌石墨负极、低阻抗表面包覆的正极、高电导率电解液，以及高载流顶盖设计等技术，最终让电池能够实现 4C 甚至是 5C 的快充能力。
4C 麒麟电池还采用了电芯双侧大面冷却技术，相比传统的底面液冷方案能够实现电芯换热面积增加 5 倍，热阻降低 75%，在高温制冷情况下，最大换热功率可达到 16 kW，而在低温加热时，可以实现电芯一分钟加热 1.6 °C。
根据此前曝光的数据，宁德时代的 4C 麒麟电池可以在全温域更优充电路径，常温最大充电功率达到 480 kW，低温最大充电功率也可达到 220 kW。理想表示 4C 麒麟电池配合 4C 超充桩，最终可以实现充电 10 分钟增加 400 km 续航的补能速度。
从宁德时代和理想以及极氪的合作中也可以看出，不论是长续航的麒麟电池还是 4C 版，目前这个产品分支主打的中高端市场。虽然目前碳酸锂原材料的价格在回落，但是对于价格较低的纯电车型来说，电池成本仍占了车型成本的大头。
4 月 16 日晚，宁德时代宣布其钠离子电池将首发落地奇瑞车型。宁德时代的第一代钠离子电池电芯单体能量密度达 160 Wh/kg，这已经和传统的磷酸铁锂电池几乎一致。而宁德时代的钠离子电池在充电速度、安全性、低温性能和系统集成效率上都优于磷酸铁锂电池。




宁德时代的数据是，搭载钠离子电池的车型在常温下充电 15 分钟，电量可达 80% 以上，在零下 20 摄氏度低温环境中，也拥有 90% 以上的放电保持率，并且系统集成效率可达 80% 以上。
宁德时代研究院副院长黄起森表示：
「在乘用车应用方面，钠离子电池普遍可以满足续航 400 公里以下的车型需求。此外，通过结合宁德时代首创的 AB 电池系统集成技术，还可以实现钠锂混搭，使钠离子电池应用有望扩展到 500 公里续航车型。这种续航车型会面向 65% 的市场，应用前景非常广阔，也为钠离子电池产品产业化落地提供了条件。」
虽然钠离子电池和锂离子电池在技术上没有革命性的差异，但是从成本降低和资源储备的角度来说，钠离子电池的意义重大。钠元素的储备远远大于锂，钠离子电池的材料成本相较于锂离子电池也将降低 30%—40%。
据《晚点 LatePost》的消息，宁德时代已在宁德建成一条钠离子电池中试线，而中试线一般是启动大规模量产前的验证，这证明宁德时代正在快速推进其向规模化发展。
对于 A00 级车、两轮车和储能市场而言，钠离子电池的成熟将有效降低整体成本。从汽车市场的角度来说，钠离子电池会是纯电小型车的一个重要动力。
最后是 M3P 电池。在宁德时代此前召开的 2022 年业绩说明会上，曾毓群曾表示 M3P 电池预计将于今年量产交付。




外界此前猜测 M3P 电池即磷酸锰铁锂电池，但根据去年宁德时代在投资者调研活动中的表态，M3P 电池严格意义上并不能称为磷酸锰铁锂电池，电池正极材料中还含有其他金属元素，「磷酸盐体系的三元锂电池」更准确。
宁德时代首席科学家吴凯也在去年的 2022 世界动力电池大会时表示：
「M3P 电池可针对续航里程 700 km 左右的中档车型。此前这一续航里程的车型，宁德时代此前采用的是中镍、低镍三元正极材料方案，相对来说成本更高。结合麒麟电池电池包结构，M3P 的新材料也可以满足此类车型的需求」。




传统磷酸铁锂虽然价格低廉，但能量密度接近天花板。通过在磷酸铁锂的基础上添加锰元素，电池的高压平台和能量密度会超越磷酸铁锂，成本相比传统磷酸铁锂并没有高出很多，仍低于三元锂电池。
根据中国汽车动力电池产业创新联盟公布的数据显示，2023 年 2 月三元电池装车量 6.7 GWh，占总装车量 30.6%，磷酸铁锂电池装车量 15.2 GWh，占总装车量 69.3%。磷酸铁锂的电池具有广阔的市场前景，2 月的占比已近接近 70%。
宁德时代的 M3P 电池可以看成是磷酸铁锂的升级版，在今年量产落地后势必也将对比亚迪的刀片电池发起强势的挑战。
写在最后
在今年的第一季度，宁德时代平均一天净利润 1 亿元。
4 月 20 日晚，宁德时代公布了自己的 2023 年第一季度的财报。在本季度中，宁德时代实现了营业收入 890.4 亿元，同比增长 82.91%，环比降低 24.7%。归母净利润为 98.2 亿元，同比增长 557.97 %，环比降低 25.2 %，毛利率达到 21.27 %，同比基本持平，净利率为 11.32 %，同比大增了 7.26 个百分点。




在这组数据中一个反直觉的点在于，受到春节的影响，每年的一季度都是淡季。再加上今年第一季度国内车企为了抢占市场份额开启了价格战，这也进一步压制了上游电池的需求。在这个大背景下，宁德时代的第一季度利润增速仍然达到了 558 %，这也创造了宁德时代的单季度增速记录。
和利润的增加相配的，是宁德时代快速增长的研发投入。
2022 年，宁德时代研发费用投入达 155.10 亿元，同比增长 101.66%，研发投入占总营收的 4.72%。而从本次财报来看，宁德时代第一季度的研发费用为 46.52 亿元，同比增长了 81.16 %。
截至 2022 年末，宁德时代拥有研发技术人员 16,322 名。其中，博士学历的 264 名、硕士学历 2,852 名。同时，公司拥有 5,518 项境内专利、1,065 项境外专利，正在申请的境内和境外专利合计 10,054 项。




相信看完上面的数据，大家不会对宁德时代的研发能力和技术落地能力的强势表现感到好奇。从钠离子电池、M3P 电池再到麒麟电池，宁德时代在布局从中低端到高端的全体系产品线的同时，并没有忘记在新产品研发上的努力——这一次的凝聚态电池就是最好的例子。
毫无疑问，凝聚态电池是电池市场里一颗新的「炸弹」。而「宁德时代正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发，执行航空级的标准与测试，满足航空级的安全与质量要求」这句话同样值得推敲。
麒麟电池已经让高端新能源汽车实现了 4C 甚至 5C 的超快充和超长的续航里程，这一次的凝聚态电池让新能源汽车未来发展的想象空间进一步扩大。
又或许，商业飞行领域的电动化序章正在被宁德缓缓掀开。

按发布会上的内容，可以看出宁德时代的凝聚态单体电芯的能量密度是可以达到500Wh/kg，很多人对这个数字可能没什么概念。我们看下目前市场上主流单体电芯的能量密度：


根据发布会上的内容可以推测500wh/kg的能量密度应该是优先使用在软包电芯上的。


说到凝聚态电池，有人会提到三星的凝胶电池。我也很有幸，前几年做过三星的旗舰手机电芯项目，并没有在用网上热传的凝胶电芯。当然也许这两年三星可能使用了，只是我没接触到。
我在猜想宁德时代的凝聚态电池技术有三种可能的实现路径：
①模仿甚至超越索尼的制造工艺，即在电极片上刷一层胶水以取代传统的电解液【业内热传，问了一些人都不太清楚细节。之前Apple TPM分享过，但是细节没了解到，因为是供应商，问多了也不会有答案】
个人认为这种方法可能性较小，一方面是索尼早就这么做了，但是其能量密度并没有显著高于其他电芯生产厂家。在电极片上刷胶水本身也是风险比较高的工艺，容易引入异物且‘刷’这个工艺不可控因素太多了。个人还是倾向于喷涂工艺，比较可控。
②类似于LG新能源的PVDF热复合工艺，增加电解液的浸润且让隔膜和电极片粘合到一起
LG新能源的看家本领，在此领域也积累了很多专利。这种工艺相对复杂，而且只是用叠片工艺。国内的叠片工艺一般都是Z型，隔膜跟极片之间不会再进行热复合（即使可以进行热负荷，也因为电芯厚度原因，导致电芯的中心位置和表层位置热复合程度不一样）。
如果国内能突破这块的专利封锁和限制，那么对于电池安全来说确实会是一个很大的提升，但是这个对于能量密度提升不会很大。目前我们软包电芯的能量密度可以做到300wh/kg，但是离500wh/kg还是有很大差异的，所以我认为这种可能性相对较小。
③类似于固态或半固态电芯，在极片上喷涂锂盐&PVDF，然后在装配工序注入少量电解液
个人认为这种可能性是最高的，而且很大概率就是半固态电芯或者类似于半固态电芯。全固态电芯一般是用固态电解质取代原来的液态电解液，这样子可以减少很多重量（原来的液态电解液里溶剂EC、DMC，EMC），同时还可以取消隔膜，从而可以提升电芯的能量密度。
我们以60Ah软包电芯为例，出货重量一般可以做到740g，其能量密度约为300wh/g，如果去掉电解液，其能量密度可以增加到380wh/kg。但是这个与宁德时代公布的500wh/kg仍然还有很大差异。但是我们还是在发布会上发现了一些端倪。


从上面的图中可以看出了宁德时代了高比能正极和新型负极。
高比能正极可能是高镍或者富锰型锂盐，但是也只是猜测。新型负极猜测可能是硅碳化合物，纯硅的可能性很小。硅碳化合物没有也有电芯厂商在用，纯硅的体积膨胀问题非常严重，估计近几年就实现相关突破的可能性很小。
接下来看下为什么说凝聚态电池是高安全电池：
我们常规锂电池的隔膜是PE/PP，其主要作用就是隔绝锂电池的正极和负极，防止短路。通常情况下，锂电池隔膜需要超出石墨Coating区域0.5~2mm，这个主要目的就是为了防止隔膜收缩。隔膜为什么会收缩呢？因为我们的锂电芯是有内阻的，通常内阻在0.2mΩ~50mΩ内。因为这样一个内阻，锂电池在高功率充电或高功率放电时就过存在过热的情况(在锂电池的全生命周期中这样个过热的情况就会使PP/PE老化，当然了隔膜老化还有很多其他原因，比如长期呆在有腐蚀性的化学环境，且锂离子长期来回穿透等都会使其老化)，这种过热就会加剧隔膜收缩，隔膜收缩就会导致电芯的正负极短路，从而可能会引发安全事故。
凝聚态电池在极片上涂覆了PVDF，该PVDF在后续工艺过程中可以使隔膜和极片粘合在一起。这样的情况下，可以保证电芯在受热时，隔膜不会像之前那样容易收缩，因为隔膜跟极片的粘结力会影响隔膜收缩。LG新能源的软包电芯就是类似的原理。



手画的，请见谅

站在这个角度来看，凝聚态电芯比普通电芯是更加安全的。
当然了，在发布会的最后也说了，这是航空级电芯，估计会很贵。说是今年就可以量产车规级，还是很期待。如果真的可以实现大批量供货，那锂电芯行业的洗牌就在今年了。


这样的电芯如果能够使用在整车上，消费者的续航焦虑应该可以一扫而空，同时这也有利于新能源车企给用户交付出更加出色的产品，让我们拭目以待吧。
@知乎汽车

最近有段时间没有看到特斯拉的4680电池相关的报道了，原因也挺简单的，比它能量密度高的电池太多了。

去年宁德时代发布的麒麟电池已经量产装车，它的三元锂电池包能量密度能达到255Wh/kg,搭载麒麟电池的极氪009 ME版也已经上市，续航里程为822km，而在本月底搭载麒麟电池续航超过1000公里的极氪001也将正式上市。




特斯拉4680电池包能量密度为217Wh/kg，其实已经远超常规三元锂电池包的能量密度，但由于马斯克的想法和常人不太一样，特斯拉也一直不愿意做续航更长的车型。




其实两年前自主品牌就已经有续航超过1000公里的车型（广汽埃安LX PLUS），使用的电池包能量密度不算高，但是舍得用更多的空间来放电池包。

其他企业则是把希望寄托于半固态或者固态电池上，然而固态电池迟迟不能量产，各家敲定量产的时间基本都在2030年前后。

但是在上海车展上，宁德时代带来了新的解决方案——凝聚态电池。

据宁德时代首席科学家吴凯介绍到，该产品单体能量密度最高达500Wh/kg，并且在年内就具备量产的能力。




磷酸铁锂电池电芯的能量密度只有110Wh/kg左右，而三元锂电池电芯的能量密度一般是200Wh/kg。

比亚迪的磷酸铁锂电池的单体能量密度能做得更高，接近200Wh/kg，所以比亚迪的A0级车小车海鸥与海豚的续航可以轻松超过400公里。




但凝聚态电池的单体能量密度基本相当于这类电池的2.5倍，也就是说同等体积下，凝聚态电池可以获得2.5倍的续航能力，A0级车续航超过1000公里也不再是难事。

不过，关于凝聚态电池的更多信息本次发布会上宁德时代并未做更多透露，我们了解到，该电池采用了高动力仿生凝聚态电解质，这种电解质不同于普通液态锂离子电池的电解液呈完全的液态，而是一种半固态化的胶质状态。




这种状态的电解质的流动性更低，也具备更高的安全性，因此宁德时代做了大胆的尝试——与航空项目合作。

也就是说，可能在不久的将来，搭载宁德时代电池的电动飞机就要来了，这一次固态电池真的败了。

最近新能源汽车技术领域的突破太多了，有点目不暇接的感觉。比较重磅的像比亚迪发布的易四方技术和云辇车身控制系统， 还有华为发布的高阶智能驾驶2.0，可以不依赖高精地图。这个凝聚态电池技术我感觉也比较重磅。
因为电池作为新能源汽车的“核心”，占到新能源汽车成本的30%左右。电池技术的进步对于新能源汽车无疑具有非常突出的作用。
那么，这次宁德时代发布的凝聚态电池技术有什么特点呢？
1.能量密度高。现在磷酸铁锂电池的能量密度一般在200Wh/kg以下，三元锂可以达到250Wh/kg以上，而这次发布的凝聚态电池单体能量密度高达500Wh/kg，可谓非常强悍了。


2.安全性高。三元锂能量密度虽然高，但是安全性不足，磷酸铁锂则相反，能量密度低一点，但安全性高，而且寿命更长。凝聚态电池创造性地实现电池高比能与高安全兼得，还可以可快速实现量产。


3.价格估计不便宜。宁德时代宣称适用载人航空，正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发，执行航空级的标准与测试，满足航空级的安全与质量要求。那么，价格上肯定低不了，用在一般汽车上不合适，但是用在百万豪车上应该有可能的。


最近两年新能源汽车爆发式增长，对于相关企业来说是个非常好的机遇。相关企业敢于投入资金进行技术研发，这是当前新能源汽车领域技术突破源源不断的动力，新能源汽车发展的黄金时代已经到来。

4月19日上海车展上，宁德时代发布了新的电池技术——凝聚态电池，主打高比能和高安全，单体能量密度高达500Wh/kg。
这是宁德时代在材料及材料体系的创新。据宁德时代介绍，针对超高比能化学材料的电化学反应变化，凝聚态电池采用了高动力仿生凝聚态电解质，可以构建微米级别自适应网状结构，在增强微观结构稳定性的同时，提高电池动力学性能。
此外，凝聚态电池还聚合了超高比能正极、新型负极、隔离膜、工艺等一系列技术。虽然电解液不同于普通液态锂离子电池的电解液，不过有电池行业人士向36氪表示，凝聚态电池仍属于半固态电池。
宁德时代表示，目前正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发，执行航空级的标准与测试；同时还将推出凝聚态电池的车规级应用版本，今年内具备量产能力。
在宁德时代展台上，宁德时代还展出了钠离子电池、麒麟电池等新品。
宁德时代第一代钠离子电池发布于2021年，能量密度达160Wh/kg，常温下充电15分钟，电量可达80%以上。
今年车展前夕，奇瑞iCAR品牌之夜上，奇瑞与宁德时代共同宣布，宁德时代钠离子电池也将首发落地奇瑞车型。
此外，双方还将联合打造全新电池品牌ENER-Q，覆盖纯电、插混、增程的动力类型，适配C端和B端的应用场景，涵盖钠离子、M3P、磷酸铁锂及三元锂等全材料体系电池系统。
而麒麟电池发布于2022年，今年3月已实现量产，并在极氪、问界、理想等多款高端纯电车型落地。近日，理想汽车也表示，其首款纯电动车型将成为全球首款搭载宁德时代的4C麒麟电池的量产车型。
上海车展期间，宁德时代还宣布，将在2025年实现核心运营碳中和，2035年实现价值链碳中和。具体来看，2025年宁德时代的电池工厂将全部成为零碳工厂，2035年生产的电池将全部为零碳电池。为实现这个目标，宁德时代将通过矿、大宗原材料、电池材料、电芯制造、电池系统五大关键节点实现技术降碳。